基于水热因子波动的呼伦贝尔草原产草量模型

基于多年气象资料(温度和降水量)和产草量监测数据,采用相关分析、主成分分析和回归分析等方法,构建呼伦贝尔草原产草量与气象因子统计学模型,并对二者之间的关系进行了分析.结果表明:利用水热波动因子建立的多项式回归模型具有较好的拟合效果,所建立的呼伦贝尔草原产草量预测模型为y=100.209+1.6410x-0.00559x2.F值显著性检验表明,其复相关系数R2=0.4713,F=8.0239(P=0.0033),在α=0.01水平上显著.利用1989─2009年呼伦贝尔草原产草量数据进行模型精度检验,模型预测精度在85%以上.该预测模型具有选用参数易得、易于代入遥感数据中进行栅格计算、精度高于基于植被指数预测模型等特点.     

鄂尔多斯十大孔兑区植被生产力变化趋势对土地利用转移的响应

归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)是衡量区域植被生产力变化的一个重要指标,而土地利用/覆盖变化(Land use/cover change,LUCC)进程深刻影响了陆地生态系统空间分布格局及其生产力变化。因此本文结合趋势分析和转移矩阵法,从中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)NDVI年际变化角度分析鄂尔多斯北部典型农牧交错区(十大孔兑地区)2000-2015年植被生产力的变化趋势与LUCC的关系。结果表明:(1)在农牧交错区植被生产力总体呈增加趋势,其中显著增加和不显著增加区域面积占总面积的89.41%,分别为22.01%和67.4%;其后依次为不显著减少区域、无变化区域和显著减少区域,面积比例分别为4.59%、3.32%和2.68%。(2)在不显著增加和显著增加区,土地转换面积分别为235146.08 hm2和82761.76 hm2,草地转为农田、林地、水体、建设用地和未利用地尤其是草地转为农田导致对应区域植被生产力增加。     

库布齐沙漠典型地区景观变化研究

Spatial pattern analysis is the core component in landscape ecology research. We analyzed the landscape pattern and dynamic process of the Kubuqi Desert by using a typical region as a study area. This study area includes four towns: ShuLinZhao, WangAiZhao, BaiNiJing and JiGeSiTai. The area of cropland, fixed sand dune, woodland, residential area and wetland increased and centralized gradually, while the area of semi-fixed sand dune, drifting sand dune, meadow and washland decreased and dispersed gradually from 1987 to 2003. On the landscape level, the patch shape tended to be regular, and the landscape pattern tended to be simple, causing the fragmentation degree, heterogeneity and diversity of the landscape to decrease. Fixed sand dune, Semi-fixed sand dune, drifting sand dune, meadow and river flood plains were the five main export classes, and residential area, cropland and wetland were the three main import classes. The classes that had a relatively large total area and large average patch area had a smaller extent of gravity center migration, whereas the classes with small total area and small average patch area had a larger extent of gravity center migration; this is because the small patches are easily influenced by human activities or natural factors. In addition, the desertification area and desertification degree reduced gradually in the study area during the period from 1987 to 2003.     

降水波动背景下嫩江干流氨氮污染变化趋势分析

将2004-2010年嫩江流域沿途13个气象站的降水量作为径流的主要考察因子,以嫩江最下游的白沙滩水环境监测站获得的氨氮监测数据为流域总体氨氮污染水平表征,分析了降水波动对嫩江流域氨氮污染变化的影响.结果表明,嫩江流域在年度内的氨氮质量浓度以枯水期最高,平均为(0.99±0.48) mg/L,在丰水期最低,平均为(0.58±0.08) mg/L.从年际总体变化趋势来看,2004-2010年嫩江流域氨氮浓度总体呈增加趋势.降水量的年内分布格局对嫩江流域氨氮浓度的影响在不同时期略有差别.在平水期,降水量变化对氨氮浓度的影响不显著；但在枯水期、丰水期,降水量的波动对氨氮浓度有较显著(Sig.＜0.05)的影响.从年尺度上看,随降水量增加,嫩江流域中氨氮浓度总体呈下降趋势.     

祁连山中部素珠链峰地区冰川斑块动态分析

冰川斑块对气候变化的响应不仅表现在冰川长度和面积的变化,而且其格局在斑块数量、形状、平均欧几里德距离、连通度和最大斑块指数等指标上都发生了显著的变化.运用RS和GIS技术对祁连山东段典型地区2001-2009年间冰川斑块动态的分析表明:研究区冰川斑块面积减少了15.39%,面积<1 hm²的小斑块数量消失了50%以上,斑块形状指数在总体和分级层次上都呈减少的趋势,最大斑块的优势降低.由于小斑块消融和大斑块收缩,使斑块间平均欧几里德距离增加了16.56 m.斑块连通度具有尺度依赖性,当在阈限值<7 000 m时,2009年的冰川斑块连通度大于2001年;当阈限值>7 000 m时,趋势相反.7 000~8 000 m之间是尺度特征的转折点.从斑块动态变化来看,冰川斑块动态以消融斑块为主,消融面积为744.30 hm²,占起始面积的16.53%;新生斑块也同时发生,仅增加起始面积的1.15%.但是,消融和新生斑块发生的数量较多,分别为762和367个,冰川单个斑块面积大小与消融面积呈正相关.     

呼伦贝尔典型草原区植物生长旺季地上干物质量估算的地面光谱模型

为促进地面高光谱遥感在草地估产方面的应用,采用美国ASD公司生产的Fieldspec 3光谱仪,于2009年7月下旬在呼伦贝尔典型草原区进行了高光谱遥感地面观测试验. 运用单变量线性、非线性和逐步回归分析方法,建立植物生长旺季归一化植被指数(NDVI)与地上干物质量(ANPP)间的地面光谱模型. 结果表明,基于判定系数(R2)判断,线性函数和指数函数拟合较理想,R2分别达到0.729 5和0.720 3. 误差分析表明,标准误差(SE)最大的是对数函数,其SE为24.82 g/m2;最小的是幂函数,其SE为22.63 g/m2. 平均误差系数(MEC)最大的是对数函数,其MEC为0.249 7;指数函数最小,其MEC为0.193 2. 综合分析后,选用一元线性回归方程作为呼伦贝尔典型草原区的植物生长旺季最优地面光谱模型:ANPP406.08NDVI-101.64,其R2为0.729 5,SE为23.61 g/m2,MEC为0.220　9,P<0.001.      

辉河湿地国家自然保护区生态系统健康评价

在RS和GIS技术的支持下,以1975和2006年两期遥感影像为信息源,从生态系统空间范围和服务功能价值变化的角度对呼伦贝尔辉河草原湿地国家级自然保护区的生态系统健康状况进行了分析.结果表明,1975～2006年间辉河湿地自然保护区的草原和湖泊面积分别减少了7346和2731hm2,湿地和干涸湖面积分别增加了6877和2953 hm2.从自然保护区的核心——湿地生态系统的斑块格局变化来看,1975～2006年间斑块密度增加了74.48个.hm-2,斑块连通度在100～300m的阈限值范围内呈减少的趋势,平均减少0.069±0.038.基于生态系统服务价值的评价结果表明,1975～2006年间辉河湿地国家自然保护区生态系统达到健康水平以上的区域面积为323215 hm2,占保护区面积的93.31%,生态系统较差和恶劣区的面积为23177 hm2,占总面积的6.69%.研究区的总生态价值盈余为8.8×107元,其盈余主要来源于草原向湿地的转化、水体向湿地的转化及干涸湖向草原的转化.     

基于生态服务价值的张掖绿洲生态安全评价

基于生态服务功能与土地利用/覆被变化(LUCC)的安全评价是当前地理学和生态学研究的热点,如何将二者的研究有机地结合并对区域生态安全评价实现具有时间动态、空间可视的四维表达是方法论和认知角度的新尝试。论文在G IS技术的支持下以栅格数据和生态系统服务价值为评价基础,在采用Costanza生态系统服务价值修正值的基础上对张掖绿洲从不安全、较不安全、稳定、较安全和安全等5个级别进行了生态安全评价。结果表明,在1985—1995年,张掖绿洲生态价值损失了0.193×108元,1995—2006年损失1.933×108元,生态安全状况趋向恶化。处于稳定状态的斑块类型面积由92.91%减小到88.53%,减少的部分大多转换为较安全和不安全状态二种类型。从不同安全级别的斑块格局来看,稳定类型的平均斑块面积从1985—1995年到1995—2006年减少了905 hm2,而斑块数量却增加了349个;5个级别的斑块形状指数和连通度在整个研究时期变化趋势一致,即:形状指数越来越高,而连通度指数越来越低,说明整个张掖绿洲在安全级别类型格局上呈破碎化趋势,不同级别斑块相互交错。     

干旱区绿洲内城市(镇)扩展的空间辐射效应

近几十年来,干旱绿洲区城镇村居民用地的增加加剧了相邻区域土地利用/覆被的变化。以甘州区、临泽县城和高台县城1985年的城市(镇)空间域为辐射核心,在辐射半径不相交的条件下,以间隔2 km为辐射半径,采用GS技术中的缓冲分析对黑河中游张掖绿洲1985、1995和2006年3个时期的土地利用/覆被时空变化进行了分析。结果表明:张掖绿洲的土地利用/覆被变化以农田和城镇村居民用地增加、草地和未利用土地减少为主要特点。在空间尺度上,农田和城镇村居民用地随离核心城镇区的距离的增加而减少,而草地和未利用土地则相反。在时间尺度上,农田和城镇村居民用地在不同的时间段都呈增加的趋势,其中农田的增加主要在辐射距离10 km的范围,城镇村居民用地的增加主要在辐射距离4 km的范围;而林地、草地、水域和未利用土地基本呈降低的趋势,但是在1985—1995年间林地、水域和未利用土地在距离核心区6~8 km和12~14 km内也有增加。从土地流转特点来看,绿洲内部城镇扩展是以农田、草地和林地转换为城镇村居民用地为主,这一变化趋势随距离城市核心区的距离增加而逐渐降低。     

降水波动对呼伦贝尔草甸草原初级生产力年际动态影响

降水是控制草原植被生产力最关键的因素. 为探明降水量在不同时间尺度上的波动及其对草原植被的响应机制,以呼伦贝尔草甸草原为研究对象,选用反映年际降水量波动的降水集中度和偏离期2个因子,将以地面光谱生物量模型计算获得的草甸草原植被NPP(net primary production,净初级生产力)与不同周期降水量和降水波动因子建立回归模型,分析年际降水量波动对草甸草原植被NPP的影响. 结果表明:①在呼伦贝尔草甸草原区,以年内4—7月为关键期,P_k(关键期累积降水量)对草甸草原植被NPP的影响最大,C_dk(关键期降水集中度)平均值为0.439±0.182,d_k(关键期降水偏离期)平均值为31.6 d,变幅为-3.6~94.2 d. ②以P_k和以旬为单位的C_dk、d_k构建的草甸草原植被NPP估算模型,y=-52.11+88.957C_dk+0.724d_k+0.953P_k,能较好地反映草甸草原植被NPP与降水波动之间的关系,模型估测精度可达91.0%. 因此,在半干旱草原区,利用基于遥感植被反射光谱构建的NPP模型计算草甸草原植被NPP具有较高的可信度,并且与样方调查结果有极高的关联性.